关于公路车辙成因与防治措施浅谈-理工核心期刊论文发表

发布时间：2013-05-17

　　【摘要】本文针对公路路面的一些特点,从多方面提出了防治车辙病害的技术措施，

　　以提高沥青混合料的抗车辙性能。

　　【关键词】公路车辙,成因,防治,理工论文,核心期刊论文发表

　　目前我国已实现国道主干线公路网基本建成，通行十分便利。但由于建设速度过快，技术储备较少，以及通车运营后车辆超载严重，不少公路通车不久后就开始出现路面早期破坏。其中以车辙为代表的沥青路面的流动变形成为最常见的沥青路面损坏现象之一。与路面开裂、水损害相比，车辙的危害性最大，而且维修最为困难和花费巨大，已成为公路养护工作的重中之重。

　　沥青混凝土路面车辙是路面结构各层永久变形的积累，由两部分组成：一部分是由路面结构层在行车荷载反复作用下进一步压密产生的，即压密形变;另一部分是因沥青混凝土在高温时的强度不足以抵抗重荷载的反复作用，轮下的部分沥青混合料产生剪切变形逐步被挤压到两侧，使两侧的沥青面层鼓起，产生的侧向移动。车辙的过量存在是直接影响路面平整度和路面使用性能的重要因素之一。

　　1 沥青路面车辙现象分析

　　1. 1 沥青混合料

　　我国现行的沥青路面设计的主要依据指标是沥青混合料的强度，其取决于沥青混合料的黏结力和内摩擦角;黏结力又取决于沥青材料的性质和稠度、沥青矿料比和沥青与矿料的相互作用，受沥青混合料所用骨料大小、形状、级配和矿料数量的制约，增加内摩擦角和矿料等颗粒间的嵌挤作用可以提高沥青混合料的抗剪稳定性。

　　1)材料性质

　　沥青的黏度和沥青与矿料之间的黏附性是影响沥青混合料高温稳定性的两个因素。沥青黏度越大，沥青与矿料之间的黏附越好，那么混合料的高温稳定性越好，因此要选用黏大的沥青和非酸性矿料以提高混合料的高温稳定性和强度，较高的高温稳定性和较高的强度会产生较高的抗车辙能力。沥青改性是一种提高沥青稳定性的有效手段，据美国佐治亚州的加载车轮检测结果证明，改性沥青混合料同标准混合料相比车辙深度有明显减少。

　　矿物集料的表面纹理、形状和级配可以影响混合料的孔隙结构，即：孔隙的大小、形状与连贯状况以及沥青的用量和沥青同集料的相互作用情况，可以对车辙的大小表现出不同的影响。采用洁净坚硬的碎石，硬度大、棱角尖锐的砂以及高质量的矿粉对于抵抗永久性变形十分有利。在整个矿粉混合料中对沥青温度稳定性影响最大的是矿粉，用石灰岩和冶金矿渣掺拌的沥青混合料有较高的高温稳定性能。

　　2)沥青用量

　　沥青用量的多少直接影响混合料中矿粉的骨架与嵌挤作用，对沥青混合料的抗车辙能力有着至关重要的作用。沥青用量过大，游离沥青较多，便削弱了矿粉之间对高温稳定性起决定性作用的嵌挤力，从而使混合料易于产生流动变形而形成车辙;沥青用量过低，混合料坚硬松散难以压实，也影响沥青路面的抗车辙能力。试验证明，抗车辙最佳的沥青含量比马氏方法确定的沥青含量要低 1 %～1.5 %。

　　3)矿料级配

　　单纯增大矿料粒径并不能提高路面抗车辙能力。良好的级配和最大的密实度，因增加了矿料之间的嵌挤力，可提高混合料的高温抗车辙能力。

　　4)孔隙率

　　进行沥青混合料配合比设计时，对孔隙率的选择一般都是根据当地材质和经验进行。各种级配的混合料在最佳沥青含量时，随孔隙率的增大车辙有所增加;同时证明，沥青混合料的孔隙率不得小于 3 %的控制值，相对而言 4 %是较适宜的孔隙率推荐值。

　　1. 2 路面结构组成

　　沥青路面的抗车辙能力除了受所用材料及其性能影响外，还与路基类型和路面厚度有关。沥青路面厚度与车辙的关系较为复杂，同样的材料在不同的路面结构中会表现出不同的性质。当路基和基层强度较高时，采用薄沥青混合料面层可以有效地控制车辙深度，而当路基和基层强度较弱时，应适当增加面层厚度。但这样构筑的道路，往往由于路面回弹模量与路基回弹模量之间的比值过大，带来不尽合理的结构组合，而且在经济上也不一定合算。

　　1. 3 交通荷载及环境条件

　　1)渠化交通

　　随着日益繁重的交通量需求，渠化交通已成为我国现代城市交通组织的主要手段。由于城市道路交通组织的渠化，导致沥青路面车辙破坏的情况日渐突出。在同一结构、同一条道路上，划分出不同交通形式的两段道路进行试验，结果证明：渠化交通路段的车辙显著增长，混合交通路段车辙增加较慢。其原因是：混合交通时荷载作用范围较宽，变形面较大，同一位置的车辙累积较小，而渠化交通同一位置处的车辙累积较大。如图(一)：十字平交沥青路面与水泥砼路面相交处。

　　2)荷载

　　日本研究人员的试验结果证明，车辆超载加快路面的损坏。资料表明，在不同的轴载作用下，重轴载作用产生的车辙较轻轴载大得多，轴载超过 1 倍其车辙要达到 10～15 倍。道路交叉口和停车点的车辙通常为正常行驶路段的 2～5 倍。如图(二)：煤矿区与国省道相交处的路面情况。

　　3)环境气候

　　众所周知，当气温较高时，沥青路面表现强度较低容易产生车辙。各种试验表明，路表温度升高车辙增长加快，对半刚性路面的车辙，加载试验也证明了这一点。这是因为沥青黏度的大小反映了沥青抵抗蠕变的能力，当温度升高时沥青黏度变小，其抵抗蠕变的能力下降，在受到外力时很容易产生永久剪切变形导致沥青材料横向流动而产生车辙。当路面积水或路面结构含水量增加时，沥青和矿料之间的黏结力在潮湿的条件下会被削弱或损坏，在行车荷载和水分的联合作用下，这种损坏会明显加剧，从而导致沥青路面会产生较大的车辙。如图(三)：正常路段的行车道车辙

　　2 减轻车辙的措施

　　由以上分析可以看到，为了防止公路路面的早期车辙损害，首先必须从原材料选择、配合比设计、路面施工各方面入手，来提高沥青混合料的抗车辙性能。同时还必须从产生车辙的根本原因着手，采取有针对性的各种措施，才能有效延缓和防治车辙的产生。

　　2. 1 材料方面

　　1)选用黏度较高、针入度较小、软化点较高和含蜡量较低的沥青，必要时可采取外掺剂进行改性，经过改性的沥青其抵抗永久变形的能力明显优于普通沥青。

　　2)严格控制沥青用量，在规范规定的允许范围内选用，沥青用量在马歇尔用油量范围的中值和最小值之间。

　　3)采用颗粒较大 (恰当 )和碎石量多的矿料并控制碎石中的片状、针状颗粒含量。

　　4)保持矿料与沥青适当的比例，使矿料有足够的数量以减少起润滑作用的游离沥青，减薄沥青结合膜的厚度。

　　2. 2 结构组合方面

　　1)保证材料配合比有良好的孔隙率，不能太小，以 4 %为宜。

　　2)保持各结构层回弹模量间恰当的比例关系。

　　3)在满足半刚性基层不先产生收缩裂缝和沥青面层不产生早期破坏的前提下，采用较薄的沥青面层，“强基薄面”能较好地减少和控制车辙，并最好以中粒式、粗粒式沥青混凝土为表层和中间层，以沥青碎石为联接层。

　　2. 3 施工和日常维护

　　1)严格控制施工过程中各工序质量，保证各结构层都达到设计的压实度要求。

　　2)对于渠化交通等交通及恶劣环境气候条件下产生的车辙应及早加强养护、维修，并相应改善渠化交通组织，限制大型超载车辆通行，严禁在道路上试刹车，改善道路路面排水条件，减小雨水对路面的侵害。

　　3 结语

　　目前，我国公路大多采用沥青混凝土路面，其良好的结构稳定性和耐用性为提升公路质量和延伸道路使用寿命提供了保证。同时不可忽视的是沥青混凝土结构由于其特殊的物理和化学性质，对施工和后期养护提出了较高的要求。车辙现象，严重影响了道路的使用安全和外貌的美观。本文详细阐述了沥青混凝土路面出现车辙的原因及处理措施。为杜绝这一现象的产生，我们还应该在总结经验的基础上，继续探索、不断创新，彻底解决这一难题。

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